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1、第二章 城市大气,主要内容,1. 城市的大气成分与大气污染概况 2. 城市大气污染与气象条件 3. 城市大气污染的影响,1.城市的大气成分及大气污染概况,1.1 城市的大气成分 1.2 城市大气污染源 1.3 城市大气污染物 1.4 城市大气污染的差异与变化,1.1 城市的大气成分,（1）干洁空气 （2）水汽 （3）固态、液态颗粒,大气：由多种气体混合组成的气体及浮悬其中的液态和固态杂质所组成。,2006-09-12,5,大气的气体组成成份,大气的组成,（1）干洁空气,概念： 大气中除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体。 成分：主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，此外还有少量的氢、氖、氪、氙、
2、臭氧等稀有气体 。 特点：(1)组成干洁空气的各种成分总是维持基本恒定，(2)干洁空气的平均分子量是28.996，(3)在垂直高度90km以下干洁空气的主要成分所占比例不变， 100 km以上氧分子离解为氧原子，250km氮基本离解。,干洁空气中几种有影响的气体 （1）氧:有生命的气体。 （2）氮:能降低大气氧浓度，缓减氧化作用，并为植物生长时不可缺少的养料。 （3）臭氧:含量少，20-25 km最多；影响气温垂直分布，保护生物 （4）二氧化碳：集中于大气底部20公里，因时间和空间而不同(夏季较少，冬季较多；城市较多，农村较少)强烈吸收长波辐射,影响大气和地面温度；但含量过高影响会响人类健康。
3、, 氧 (O2) 占整个大气容积 20.95（五分之一以上）的氧，人们一直认为，是绿色植物的光合作用，补足了大气中因燃烧和生物呼吸作用消耗掉的氧。其实供应大气中氧的主要来源，是在海洋、湖泊等水体表面的浮游生物藻类。 如：海洋中含有定量的氧，并同大气中的氧保持大致的平衡，大气的氧气少了，海洋中的氧气就进来补充。,维持生命的气体 氧,若人类生存空间的空气被严重污染后，人们 只能靠氧气袋维持生命，氧对生命太重要了。, 氮 (N2) 占整个大气容积 78.08（34以上）的氮，早期来源于小行星与刚形成的地球碰撞产生的气体中，近期研究发现雷电是制造天然优质的“氮肥厂”。 据测算，一场大雷雨能制造 45
4、万吨优质氮肥，全年雷雨可制造氮肥 1000 万吨以上。 氮能降低大气氧浓度，缓减氧化作用，并为植物生长时不可缺少的养料。全球每年可从大气中得到 250 万吨氮。,在雷击时，空气中的氮气也会发生反应，生成氮的化合物随雨水落到地面的土壤里，成为农作物生长必需的氮肥。 豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有固氮酶而具有特殊的固氮能力，能巧妙地把空气中的氮气转化为植物能吸收的氮肥。除豆科植物的根瘤菌外，还有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋杆菌、一些原核低等植物固氮蓝藻、自生固氮菌体内都含有固氮酶。目前世界上好多国家的科学家，都在研究模拟生物固氮，即寻找人工制造的有固氮活性的化合物。, 二氧化碳 (CO2) 占
5、空气容积仅 0.035 的二氧化碳，来源地表火山喷发、燃料燃烧、动植物呼吸及有机物腐败等，主要集中在20km以下大气浅薄底层。 含量城市工业中心、火山周围较高，农村较少。 最大特点：对太阳辐射吸收很少，主要吸收和放射长波辐射。对大气有增温作用，被称为“温室气体”，直接干扰气温垂直变化规律，间接影响气候变化。,温室效应： 是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。,科学家根据树木年轮、珊瑚礁、冰等历史记录的研究，得出了过去一千年变化的大体趋势,从图中可以明显的看出，过
6、去100多年地球的气温确实在上升。,Retreating Glacier No.1 at the headwaters of Urumqi River in Tianshan Mountain (Yang H. et al., 2005). At 2004, the distance between eastern and western glacier tail was 45m, a lake with area about 30m2 appeared between them.,政府间气候变化专门委员会IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Chan
7、ge）,二氧化碳含量逐年递增,工业革命以来，人类大量消耗矿物燃料， 排出越来越多的CO2 ，使其呈逐年上升趋势。, 大气中的 CO2 等气体含量增加，使气温升高、气侯变暖，早成为人们研究重点。“京都议定书”减少 20% 的 CO 2 排放量，已成为世界力图改变和缓和气侯变暖的方式之一。 中国为确保 CO2减排20%的量，在“十五”其间计划投入 967 亿元 用于CO2和酸雨污 染防治。 （据 金性春、2002）,温室效应和全球变暖,京都议定书：全称联合国气候变化框架公约的京都议定书）是联合国气候变化框架公约的补充条款。是1997年12月在京都由联合国气候变化框架公约参加国三次会议制定的。其目标
8、是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变对人类造成伤害”。,CO2 含量增加导致气候变暖，受到世界各国关注。在“联合国气候大会” （2000年荷兰海牙”和“2001年德国波恩）上，用允许造林抵消发达国家温室气体减排指标的妥协意见，使落实京都议定书成为可能。,光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，利用光合色素，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。 光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。, 臭氧(O3) 占空气容积微不足
9、道的臭氧，其微不足到的变化，对气温和气候影响十分明显。 来源低层大气有机物的氧化和雷电作用（少量）及高层大气的太阳紫外线作用（大量）。12km50km含地球大气90的量，被称为“臭氧层”。,最大特点：能大量吸收太阳紫外线增暖气温。直接影响气温垂直分布规律，但吸收高层大气大量太阳紫外线使地表生物和人类免遭伤害。 臭氧受人类不自觉破坏已在极地上空等局部区域日趋变薄，并已行成空洞，使过多紫外线通过臭氧层空洞进入低层大气。导致人类众多疾病（皮肤癌、白内障、）发生，危害人们健康。,大气臭氧浓度随高度的变化（引自大气科学辞典）,大气臭氧的季节变化和纬度分布（引自大气科学辞典 ）,大气臭氧的分布随纬度和季节
10、的不同而不同：对纬度而言，臭氧总量的极小值在赤道附近，极大值在南北纬60o附近；就季节而言，春季出现极大值，秋季出现极小值。,地球：谁破坏了我的 伞？,地球之上的臭氧层如同保护伞，由于人类不自觉的破坏， 已形成多处破损，尤其南极上空臭氧层空洞十分明显，连地球 都发出了疑问？（讽刺）。,臭氧空洞,虽然臭氧在平流层起到了保护人类与环境的重要作用，但若其在对流层浓度增加，则会对人体健康产生有害影响。臭氧对眼睛和呼吸道有刺激作用，对肺功能也有影响，较高浓度的臭氧对植物也是有害的。,（2）水汽 来源海洋、江、河、湖泊等各种水体、土壤和潮湿物体表面蒸发和植物蒸腾。 含量1.5km2km为地表一半，5km高
11、度仅为地表110，随高度增加迅速减少。 主要特点：有三相变化，是天气变化中成 云致雨主要因素。 能吸收、放射长波辐射增暖 气温。 能量转换和物质循环的途径,海 底 潜 水,水汽来源海洋,海 洋风暴潮,长江三峡巫峡,水汽来源江、河,长江第一湾,雅 鲁 藏 布 江 边,水汽来源江、河,庐山芦林湖,水汽来源湖泊,黄果树瀑布,水的相变和水分循环把大气圈、海洋、陆地和生物圈紧密地联系在了一起。,（3）固态、液态粒子 固态微粒 主要来源海浪、风沙、植物及生活生产垃圾。 最大特点：能够充当水汽的凝结核。 能吸收一部分太阳辐射和阻挡地表 放热，减小气温变化振幅。 液态粒子 来源地表各种水体等。 主要特点：常聚
12、集成云、雾，降低大气能见度。 减弱太阳辐射、地面辐射，影响低 层大气温度。,烟 囱 林 立,固态颗粒来源 工厂、地表,茅山的黄棕壤,玉龙雪山 密林深处,固态颗粒来源 植物、 大海（盐粒）,海洋挑战者,新生污染物,主要有： 粉尘微粒，硫化物，氮化物，卤化物，碳氧化物，氧化物。 来源： 燃烧，工业生产排放的废气 汽车尾气 工业生产排放的有毒气体,大气污染,按照国际标准化组织（ISO）作出的定义：大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。,大气污染,概念：指排入大气的污染物或由其转化的二次污
13、染物的数量、浓度及在空中的滞留时间达到了妨碍人体健康、影响动植物生存以及损坏各种设备、器物即破坏自然环境的危害现象。 来源：自然过程和人为因素 三个环节：污染物排放、大气传播、人与物受害,54,大气污染物的来源,大 气 污 染 源,天然源：自然界自行向大气排放污染物的污染源.,人为源：人类的生产活动和生活活 动所形成的污染源。,1.2 城市大气污染源,55,56,1.2 城市大气污染源,（1）按空间分布分为： 点源、面源、线源 （2）按照人们活动功能不同分为： 生活污染源、工业污染源、交通运输污染源 （3）按照分类统计分析分为： 燃料燃烧、工业生产（固定源） 交通运输工具（机动车、火车、轮船、飞机等称为流动源）,城市中大气污染源,57,点源、面源,58,59,自然环境与城市环境比较: 城市大气污染源,思考题,1. 城市大气的成分主要有哪三大部分？ 2. 干洁空气的组成成分？ 3. CO2的影响气候的主要特点？ 4. 大气中水汽的来源有哪些？ 5. 臭氧层的主要作用有哪些？ 6. 什么是大气污染？,露 珠,液体颗粒 水滴、过冷水滴,小 雪 花,
